Background: Gamma-ray detectors having a thin window of a material with low atomic number can increase the true coincidence summing effects for radionuclides emitting X-rays or gamma-rays. This effect can make efficiency calibration or spectrum analysis more complicated. In this study, a Cu shield was tested as an X-ray filter to neglect the true coincidence summing effect by X-rays and gamma-rays in gamma-ray spectrometry, in order to simplify gamma-ray energy spectrum analysis. Materials and Methods: A Cu shield was designed and applied to an n-type high-purity germanium detector having an $X-{\gamma}$ summing effect during efficiency calibration. This was tested using a commercial, certified mixed gamma-ray source. The feasibility of a Cu shield was evaluated by comparing efficiency calibration results with and without the shield. Results and Discussion: In this study, the thickness of a Cu shield needed to avoid true coincidence summing effects due to $X-{\gamma}$ was tested and determined to be 1 mm, considering the detection efficiency desired for higher energy. As a result, the accuracy of the detection efficiency calibration was improved by more than 13% by reducing $X-{\gamma}$ summing. Conclusion: The $X-{\gamma}$ summing effect should be considered, along with ${\gamma}-{\gamma}$ summing, when a detection efficiency calibration is implemented and appropriate shielding material can be useful for simplifying analysis of the gamma-ray energy spectra.
Hyun Jun Na;Hyeok Jae Kim;Seong Yeon Lee;Min Woo Kwak;Kwang Pyo Kim
Journal of Radiation Industry
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v.17
no.1
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pp.1-9
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2023
Since a large amount of radioactive waste is expected to be generated due to permanent shutdown of many nuclear power plants, it is necessary to prepare efficient management methods for radioactive waste. Therefore, there is a need for a based study to apply the In-Situ gamma spectrometry, which can simplify the measurement procedure. The purpose of this study is to analyze research cases of In-Situ gamma spectrometry and to analyze the sensitivity of measurement according to influencing factors on In-Situ gamma spectrometry. Research cases of five institutions, including the CERN and the Imperial College Reactor Centre (ICRC), were selected as the institutions to be investigated. Research on the In-Situ gamma spectrometry was conducted on the satisfaction of the acceptance criteria for radioactive waste and the analysis of residual radioactivity in the site. In-Situ Objective Counting System (ISOCS) was used as a major measuring device. Sampling and computer code were used to verify the analysis results. For evaluation of measuring sensitivity according to influencing factors on In-Situ gamma spectrometry, the thickness of the measurement target, the distance between the detector and the target, the angle of the collimator, and the contamination location were performed using ISOCS's Geometry Composer. In every case, based on 122 keV, the efficiency decreased as the energy increased in the high energy region, and the efficiency decreased as the energy decreased in the low energy region. As the target thickness increased, the efficiency decreased, and as the distance between target and detector increased, the efficiency decreased. As the distance between contamination and detector increased, the efficiency decreased, and as the angle of the collimator increased, the measurement efficiency increased. However, when simulating the measurement situation using Geometry Composer, the background is not considered, and the probability of incident in the background increases as the angle increases, so further research needs to be conducted in consideration of these. This study can be utilized when applying the In-Situ gamma spectrometry of radioactive waste clearance in the future.
Background: A variety of inorganic scintillators have been developed and improved for use in radiation detection and measurement, and in situ gamma-ray spectrometry in the environment remains an important area in nuclear safety. In order to verify the feasibility of promising scintillators in an actual environment, a performance test is necessary to identify gamma-ray peaks and calculate the radioactivity from their net count rates in peaks. Materials and Methods: Among commercially available scintillators, $LaBr_3(Ce)$ scintillators have so far shown the highest energy resolution when detecting and identifying gamma-rays. However, the intrinsic background of this scintillator type affects efficient application to the environment with a relatively low count rate. An algorithm to subtract the intrinsic background was consequently developed, and the in situ calibration factor at 1 m above ground level was calculated from Monte Carlo simulation in order to determine the radioactivity from the measured net count rate. Results and Discussion: The radioactivity of six natural radionuclides in the environment was evaluated from in situ gamma-ray spectrometry using an $LaBr_3(Ce)$ detector. The results were then compared with those of a portable high purity Ge (HPGe) detector with in situ object counting system (ISOCS) software at the same sites. In addition, the radioactive cesium in the ground of Jeju Island, South Korea, was determined with the same assumption of the source distribution between measurements using two detectors. Conclusion: Good agreement between both detectors was achieved in the in situ gamma-ray spectrometry of natural as well as artificial radionuclides in the ground. This means that an $LaBr_3(Ce)$ detector can produce reliable and stable results of radioactivity in the ground from the measured energy spectrum of incident gamma-rays at 1 m above the ground.
FRIR-ATR spectrometry has been used to monitor the aqueous reactions of compounds without distinct chromophores in ultraviolet and visible regions. For example, hydrolysis reactions of ${\alpha}$-cyclodextrin and ${\gamma}$-cyclodextrin in acidic aqueous solution were studied. FTIR-ATR method has been used for the monitoring of cyclodextrin hydrolysis in 1.0 M. 0.5 M, and 0.1 M HCl solutions, respectively. We also found that the hydrolysis of ${\alpha}$-cyclodextrin produced glucose, but the hydrolysis of ${\gamma}$-cyclodextrin proceeded further to give more fragmented products than glucose.
As the field of application of in-situ gamma spectroscopy is diversified, proficiency is required for consistent and accurate analysis. In this study, a program was developed to virtually create gamma energy spectra of artificial nuclides, which are difficult to obtain through actual measurements, for training. The virtual spectrum was created by synthesizing the spectra of the background radiation obtained through actual measurement and the theoretical spectra of the artificial radionuclides obtained by a Monte Carlo simulation. Since the theoretical spectrum can only be obtained for a given geometrical structure, representative major geometries for in-situ measurement (ground surface, concrete wall, radioactive waste drum) and the detectors (HPGe, NaI(Tl), LaBr3(Ce)) were predetermined. Generated virtual spectra were verified in terms of validity and harmonization by gamma spectrometry and energy calibration. As a result, it was confirmed that the energy calibration results including the peaks of the measured spectrum and the peaks of the theoretical spectrum showed differences of less than 1 keV from the actual energies, and that the calculated radioactivity showed a difference within 20% from the actual inputted radioactivity. The verified data were assembled into a database and a program that can generate a virtual spectrum of desired condition was developed.
The Contents of uranium and thorium in radioactive ores produced in Korea were determined by gamma-ray spectrometry utilizing Ge (Li) diode detector. Both methods, namely, gamma-ray spectrometries of activated samples and non-activated samples, were tested and compared for their accuracies and rapidness in determination of contents. Also the useful-ness of application of Ge(Li) diode detector to the determination of uranium and thorium contents in ores was discussed in detail.
A simple laboratory-made radioactive source to check the integrity of a gamma spectrometry system with HPGe detector was developed. The check source consists of radium-riched soil which was ground in size of less than 0.154mm and contained in air tight cylinderical vial, and provides photons with 12 distinct energies. The spectra of the check source were measured once a month during one year, analyzed the charactreictics of their peaks. When the gamma spectrometry system was in normal state, the areas and FWHMs of the gamma rays with more than 3% gamma emission rate in radium and its decay products was constant within standard deviation 2% and 3%, respectively, except 77 keV peak. And it was found that this check source can play a sufficient role to check the integrity of a gamma spectrometry system using 10 peaks in the range of 77 to 2202 keV.
The influence of the atmospheric radon background on the airborne gamma spectrum can seriously affect researchers' judgement of ground radiation information. However, due to load and endurance, unmanned aerial vehicle (UAV)-borne gamma-ray spectrometry is difficulty installing upward-looking detectors to monitor atmospheric radon background. In this paper, an advanced spectral-ratio method was used to correct the atmospheric radon background for a UAV-borne gamma-ray spectrometry in Inner Mongolia, China. By correcting atmospheric radon background, the ratio of the average count rate of U window in the anomalous radon zone (S5) to that in other survey zone decreased from 1.91 to 1.03, and the average uranium content in S5 decreased from 4.65 mg/kg to 3.37 mg/kg. The results show that the advanced spectral-ratio method efficiently eliminated the influence of the atmospheric radon background on the UAV-borne gamma-ray spectrometry to accurately obtain ground radiation information in uranium exploration. It can also be used for uranium tailings monitoring, and environmental radiation background surveys.
Lim, Sooyeon;Syam, Nur Syamsi;Maeng, Seongjin;Lee, Sang Hoon
Journal of Radiation Protection and Research
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v.46
no.3
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pp.127-133
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2021
Background: Phosphogypsum is material produced as a byproduct in fertilizer industry and is generally used for building materials. This material may contain enhanced radium-226 (226Ra) activity concentration compared to its natural concentration that may lead to indoor radon accumulation. Therefore, an accurate measurement method is proposed in this study to determine 226Ra activity concentration in phosphogypsum sample, considering the potential radon leakage from the sample container. Materials and Methods: The International Atomic Energy Agency (IAEA) phosphogypsum reference material was used as a sample in this study. High-purity germanium (HPGe) gamma spectrometry was used to measure the activity concentration of the 226Ra decay products, i.e., 214Bi and 214Pb. Marinelli beakers sealed with three different sealing methods were used as sample containers. Due to the potential leakage of radon from the Marinelli beaker (MB), correction to the activity concentration resulted in gamma spectrometry is needed. Therefore, the leaked fraction of radon escaped from the sample container was calculated and added to the gamma spectrometry measured values. Results and Discussion: Total activity concentration of 226Ra was determined by summing up the activity concentration from gamma spectrometry measurement and calculated concentration from radon leakage correction method. The results obtained from 214Bi peak were 723.4 ± 4.0 Bq·kg-1 in MB1 and 719.2 ± 3.5 Bq·kg-1 in MB2 that showed about 5% discrepancy compared to the certified activity. Besides, results obtained from 214Pb peak were 741.9 ± 3.6 Bq·kg-1 in MB1 and 740.1 ± 3.4 Bq·kg-1 in MB2 that showed about 2% difference compared to the certified activity measurement of 226Ra concentration activity. Conclusion: The results show that radon leakage correction was calculated with insignificant discrepancy to the certified values and provided improvement to the gamma spectrometry. Therefore, measuring 226Ra activity concentration in TENORM (technologically enhanced naturally occurring radioactive material) sample using radon leakage correction can be concluded as a convenient and accurate method that can be easily conducted with simple calculation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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